基于风廓线雷达的湖北梅雨期暴雨中小尺度特征

doi:10.11755/j.issn.1006-7639(2022)-01-0084

干旱气象 ›› 2022, Vol. 40 ›› Issue (1): 84-94.DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639(2022)-01-0084

基于风廓线雷达的湖北梅雨期暴雨中小尺度特征

苟阿宁¹^,²(), 吴翠红²(), 王玉娟³, 杜牧云¹, 刘文婷², 冷亮¹, 邓红²

1.中国气象局武汉暴雨研究所,湖北武汉 430205
2.武汉中心气象台,湖北武汉 430074
3.青海省气象灾害防御技术中心,青海西宁 810001

收稿日期:2021-01-11 修回日期:2021-09-06 出版日期:2022-02-28 发布日期:2022-02-28
通讯作者: 吴翠红
作者简介:苟阿宁(1979— ),女,陕西咸阳人,高级工程师,主要从事雷电预报预警技术方法研究. E-mail: aning0770@163.com。
基金资助:
国家自然科学基金项目(41620104009);2019年湖北省气象局研究型业务发展专项《无缝隙短时临近预报预警技术研究与应用》(2019YJ01-1);湖北省气象局面上项目共同资助(2021Y01)

Meso and small-scale characteristics of heavy rain during Meiyu period in Hubei based on wind profile radar

GOU Aning¹^,²(), WU Cuihong²(), WANG Yujuan³, DU Muyun¹, LIU Wenting², LENG Liang¹, DENG Hong²

1. Wuhan Institute of Heavy Rain, CMA, Wuhan 430205, China
2. Wuhan Central Meteorological Observatory, Wuhan 430074, China
3. Meteorological Disaster Prevention Technology Center in Qinghai Province,Xining 810001, China

Received:2021-01-11 Revised:2021-09-06 Online:2022-02-28 Published:2022-02-28
Contact: WU Cuihong

摘要/Abstract

摘要：

针对2016年湖北梅雨期3次(“6·19”、“7·5”和“7·19” )暴雨过程,首先对比了汉口站探空数据与汉口、咸宁两个风廓线雷达站水平风速、风向,发现“6·19”和“7·5”过程汉口风廓线雷达站3 km以下水平风速和探空数据较为接近,而3次过程中咸宁风廓线雷达站8 km以下水平风向、风速和汉口站探空数据基本吻合。在此基础上利用风廓线雷达资料并结合常规、加密自动气象站资料,对3次过程中水平风场、平均垂直速度及其变率、水平风速垂直切变、大气折射率结构常数($C_{n}^{2}$)等进行分析。结果表明:(1)降水开始前西南风速明显增大,中层干冷空气入侵和地面冷池形成的中尺度偏东气流是“6·19”过程50站出现大于等于17.2 m·s ^-1大风的主要原因,“7·5”和“7·19”过程西南急流长时间维持及1 km以下的偏东气流则是短时强降水持续时间较长的诱因;(2)梅雨期暴雨期间风廓线雷达观测的水平风速垂直切变、平均垂直速度及其变率随高度变化较小,较强上升运动区域主要集中在4 km高度以下;(3) $C_{n}^{2}$显示强降水发生前大气水汽含量有一增加过程,且整层水汽含量深厚,$C_{n}^{2}$大值区的消失对应降水结束。

关键词: 梅雨期暴雨, 风廓线雷达, 中小尺度系统

Abstract:

In view of three rainstorm processes (“6·19”,“7·5” and “7·19” processes) during Meiyu period in Hubei Province in 2016, firstly, the sounding data of Hankou station were compared with the horizontal wind speed and wind direction from Hankou and Xianning wind profile radar stations. It was found that the horizontal wind speed below 3 km from Hankou wind profile radar station was close to sounding data in the “6·19” and “7·5” processes; the horizontal wind direction and wind speed below 8 km from Xianning wind profile radar station were basically consistent with the sounding data in the three processes. Combined with the data of conventional and encrypted automatic weather stations, the horizontal wind field, average vertical velocity and its variability, vertical shear of horizontal wind speed and atmospheric refractive index structure constant $C_{n}^{2}$ were analyzed by using wind profile radar. The results are as follows: (1) The southwest wind speed increased significantly before the beginning of precipitation. The invasion of dry and cold air in the middle layer and the mesoscale easterly air flow formed by the ground cold pool were the main reasons for the occurrence of strong winds with more than and equal to 17.2 m·s^-1 at 50 stations in the “6·19” process, and the long-term maintenance of the southwest jet and the easterly air flow below 1 km in the “7·5” and “7·19” processes were the inducements for the long duration of short-term heavy precipitation. (2) The vertical shear of horizontal wind speed, the variation of average vertical velocity and its variability with height observed by wind profile radar were small, and strong upward movement was mainly concentrated below 4 km height. (3) Before the occurrence of heavy precipitation, the atmospheric water vapor content had an increasing process, and the water vapor content in the whole layer was deep. The disappearance of the large value area of $C_{n}^{2}$ corresponded to the end of precipitation.

Key words: rainstorm during Meiyu period, wind profile radar, meso and small-scale system

中图分类号:

P458.1⁺21.1

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GOU Aning, WU Cuihong, WANG Yujuan, DU Muyun, LIU Wenting, LENG Liang, DENG Hong. Meso and small-scale characteristics of heavy rain during Meiyu period in Hubei based on wind profile radar[J]. Journal of Arid Meteorology, 2022, 40(1): 84-94.

图/表 9

图1 “6·19”(a、b)、“7·5”(c、d)和“7·19”(e、f)过程24 h累计雨量(a、c、e,单位:mm)和10 km格点云地闪密度[b、d、f,单位:次·(10 km)-2]空间分布

Fig.1 The spatial distribution of 24 h accumulated precipitation (a, c, e, Unit: mm) and cloud-to-ground (CG) density with 10 km grid [b, d, f, Unit: times·(10 km)-2] in the “6·19” (a, b), “7·5” (c, d) and “7·19” (e, f) processes

图2 “6·19”(a)、“7·5”(b)和“7·19”(c)过程区域(29°N—32°N、110°E—116°E)强对流天气现象的逐小时演变

Fig.2 Hourly evolution of severe convective weather phenomena over the region of 29°N-32 °N, 110°E -116 °E in the “6·19” (a), “7·5” (b) and “7·19” (c) processes

图3 2016年6月19日08:00(a、d)、7月5日20:00(b、e)和7月19日08:00(c、f)汉口风廓线雷达水平风速(a、b、c)、风向(d、e、f)与汉口探空站数据的对比

Fig.3 Comparison of horizontal wind speed (a, b, c) and wind direction (d, e, f) from Hankou wind profile radar with data at Hankou sounding station at 08:00 BST on 19 June (a, d), 20:00 BST on 5 (b, e) and 08:00 BST on 19 (c, f) July 2016

图4 2016年6月19日08:00(a、d)、7月5日20:00(b、e)和7月19日08:00(c、f)咸宁风廓线雷达水平风速(a、b、c)、风向(d、e、f)与汉口探空站数据的对比

Fig.4 Comparison of horizontal wind speed (a, b, c) and wind direction (d, e, f) from Xianning wind profile radar with data at Hankou sounding station at 08:00 BST on 19 June (a, d), 20:00 BST on 5 (b, e) and 08:00 BST on 19 (c, f) July 2016

图5 “6·19”(a、d)、“7·5”(b、e)和“7·19”(c)过程咸宁(a、b、c)与汉口(d、e)风廓线雷达水平风时间-高度剖面

Fig.5 Time-height cross sections of horizontal wind from Xianning (a, b, c), Hankou (d, e) wind profile radar in the “6·19”(a, d), “7·5”(b, e) and “7·19”(c) processes

图6 “6·19”(a、d)、“7·5”(b、e)和“7·19”(c)过程咸宁(a、b、c)与汉口(d、e)风廓线雷达平均垂直速度及其变率随高度变化

Fig.6 The variation of average vertical velocity and its variability from Xianning (a, b, c), Hankou (d, e) wind profile radar with height in the “6·19” (a, d), “7·5” (b, e) and “7·19” (c) processes

图7 “6·19”(a、d)、“7·5”(b、e)和“7·19”(c)过程咸宁(a、b、c)与汉口(d、e)风廓线雷达水平风速垂直切变时间-高度剖面(单位:m·s-1)

Fig.7 The time-height cross sections of vertical shear of horizontal wind speed from Xianning (a, b, c), Hankou (d, e) wind profile radar in the “6·19” (a, d), “7·5” (b, e) and “7·19” (c) processes (Unit: m·s-1)

图8 “6·19”(a、d)、“7·5”(b、e)和“7·19”(c)过程咸宁风廓线雷达 C n 2自然对数(a、b、c)与汉口风廓线雷达 C n 2(d、e)(单位:dB)时间-高度剖面

Fig.8 Time-height cross sections of natural logarithm of atmospheric refractive index structure constant from Xianning (a, b, c), atmospheric refractive index structure constant from Hankou (d, e) (Unit: dB) wind profile radar in the “6·19” (a, d), “7·5” (b, e) and “7·19” (c) processes

图9 “6·19”(a)、“7·5”(b)和“7·19”(c)过程咸宁与汉口风廓线雷达站低空急流指数I及区域(29°N—32°N、110°E—116°E)闪电频次逐小时变化

Fig.9 Hourly variation of low level jet index I at Xianning and Hankou wind profile radar stations and lightning frequency over the region of 29°N -32 °N, 110°E-116 °E in the “6·19” (a), “7·5” (b) and “7·19” (c) processes

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基于风廓线雷达的湖北梅雨期暴雨中小尺度特征

Meso and small-scale characteristics of heavy rain during Meiyu period in Hubei based on wind profile radar

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